专利名称：一种转底炉的炉压控制结构的制作方法
技术领域：
本发明属于钢铁行业金属化球团(或直接还原铁)的生产技术领域，具体涉及一种转底炉的炉压控制结构，以实现转底炉的炉压控制。
背景技术：
转底炉直接还原工艺生产金属化球团(或直接还原铁)是最近三十年间发展起来的炼铁新工艺。由于这一工艺无需燃料的制备和原料的深加工，对合理利用自然资源、保护人类环境有积极作用，因而受到冶金行业的普遍关注。由于转底炉属于一种非密闭热工设 备，当进出料口或其它门、孔、洞出现负压时，外界冷空气就会被吸入炉内，降低炉温，减少向被加热物料的传热量，同时增加废气产生量及其热损失；当这些开放区域出现正压时，又会引起高温炉气外逸，出现冒火现象，也将减少向被加热物料的传热量，同时增加废气热损失，这两种情况对炉内热工过程均会造成不利影响。可见，转底炉的炉压控制性能将直接影响设备的能耗和金属化球团产品的质量和产量，制定合理、有效的炉压控制方法具有非常重要的意义。目前，转底炉的炉压控制一般采用调节烟道挡板开度以调整排烟口负压的方式进行，炉压控制目标一般是使进料口和出料口这两个最主要开放区域附近的炉压等于或稍高于外界环境大气压，即实现零压控制或微正压控制。在转底炉直接还原工艺中，为了实现炉气和球团的逆流流动以增强换热效果，烟道常设置在靠近进料口而远离出料口的位置，这样，单纯依靠调节烟道挡板就难以将进出料口附近的炉压同时控制为零或微正，因此，迫切需要更有效的设计方案对转底炉炉长方向的炉压分布进行控制。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有转底炉炉压控制方式的实际问题，从而提供一种能有效改善转底炉炉长方向炉压分布、使进出料口同时实现零压或微正压控制，从而有效降低设备能耗、提升球团品质、减轻环境污染、实现清洁生产的转底炉的炉压控制结构。本发明主要针对将排烟烟道设置在靠近进料口一端以实现逆流换热的转底炉，发明的设计方法包括在排烟烟道旁偏向进料口一侧设置可以调节下降幅度和遮挡面积的挡墙，可控地增大该侧炉气流向排烟口的流动阻力，另外，将排烟口到出料口间煤气烧嘴和二次风喷嘴的入射方向向主体炉气流向偏转一定角度，缓解煤气和二次风射流对炉气流动的扰动，降低流动阻力和压降。进而在调整排烟烟道挡板以控制炉内整体炉压水平的基础上，通过调整可调挡墙的下降幅度平衡排烟口两侧的炉气流动阻力、压降和进出料口附近的炉压。本发明提供的一种转底炉的炉压控制结构，所述的转底炉包括进料口、出料口和排烟烟道，所述的排烟烟道设置在靠近进料口的一端；其特征在于，所述的排烟烟道偏向进料口的一侧设置有可调节下降幅度和遮挡面积的挡墙，用于可控地增大该侧炉气流向排烟口的流动阻力，另外，将排烟口到出料口间煤气烧嘴和二次风喷嘴的入射方向向主体炉气流方向偏转，缓解煤气和二次风射流对炉气流动的扰动，降低流动阻力和压降，进而在调整排烟烟道挡板以控制炉内整体炉压水平的基础上，通过调整可调挡墙的下降幅度平衡排烟口两侧的炉气流动阻力、压降和进出料口附近的炉压。作为上述技术方案的一种改进，所述的可调节下降幅度和遮挡面积的挡墙，包括骨架I和外墙2，骨架I由冷却水管构成，骨架I外采用耐火材料砌筑构成外墙2，所述的骨架I由提升机构3控制，用于根据检测到的转底炉进口和出口的炉压，实现微负压操作，当转底炉进口为正压时，提升转底炉挡墙，使得转底炉进口压力降低，反之则降低挡墙。进一步地，所述的可调节下降幅度和遮挡面积的挡墙，与炉顶采用镶嵌式结构，采用密封垫和密封水槽结构将挡墙和炉顶进行密封。进一步地，所述的提升机构3设置在转底炉内管外墙外侧，采用液压驱动。进一步地，所述的骨架I的冷却水管与外部水管之间采用金属软管相连接，以保 证隔墙能顺利实现提升和降低的操作。作为上述技术方案的一种改进，所述的排烟口到出料口间煤气烧嘴和二次风喷嘴的入射方向向主体炉气流方向偏转10° 20°。作为上述技术方案的一种改进，所述的转底炉从进料端到出料端有效角度为310° 335°，依次为预热段、还原I段、还原II段、均热I段和均热II段，各段跨越角度分别为 50° 55°、70。 80°、70。 80°、55。 65°、55。 65°。作为上述技术方案的一种改进，所述的转底炉炉底宽度为2m 7m，根据烟气流速的要求，预热段、还原I段、还原II段、均热I段和均热II段各段炉膛高度控制在I. 2m 2. 5mo作为上述技术方案的一种改进，所述的炉膛排烟口设置在距进料口较近的预热段和还原I段交界处区间为-5° 5°。本发明的优点在于I、本发明避免了转底炉进料口和出料口吸冷风现象的出现，减少了废气生成量及其造成的热损失，提高了设备热效率。2、本发明解决了转底炉进料口和出料口的冒火问题，减少了高温烟气外逸造成的热损失，同时，改善了转底炉运行环境，实现了清洁和绿色生产。3、本发明实现了转底炉炉压和炉温水平的有效控制，保证了球团加热和还原所需热量的供给，进而保证了金属化球团产品的质量和产量。总之，本发明的转底炉炉压控制结构既符合国家节能减排、循环经济的政策要求，又为企业自身生产成本的降低提供了空间。
图Ia是本发明的可调挡墙的结构示意图；图Ib是本发明的可调挡墙的提升机构示意图；图2是本发明的烧嘴和喷嘴入射角度调整示意图；图3是本发明具体实施例中的可调挡墙附近炉气速度矢量示意图；图4是本发明具体实施例中布置直射烧嘴喷嘴的预热段和布置偏转入射烧嘴喷嘴的还原I段内炉气流动的速度矢量示意图5是本发明具体实施例沿炉长方向的平均炉压分布曲线示意图。
具体实施例方式下面结合说明书的附图对本发明的具体实施方式
和实施效果做进一步说明本发明实例中转底炉，炉底宽度5m，炉底有效面积412m2。全炉从进料端到出料端有效角度为330°，依次分为预热段、还原I段、还原II段、均热I段和均热II段，各段跨越角度分别为53°、76°、70°、65°、66°，各段的炉膛高度分别为I. 5m，2. lm，I. 5m，I. 3m，
I.3m不等。由于球团和炉气相互逆向流动可以提高气-固换热效率，炉膛排烟口设置在距进料口较近的预热段和还原I段交界处。为了调整炉长方向的炉压分布，使进出料口同时实现零压或微正压，从而避免因吸入冷空气或高温炉气逸出造成的炉膛热损失，本发明方法中采取了两个特殊设计 ( I)在排烟口旁偏向进料口一侧设置一个可调整下降幅度的挡墙，根据挡墙处炉膛高度和炉压控制精度要求，设若干不同下降高度的档位。如图Ia所示，骨架I由冷却水管构成，骨架外采用耐火材料砌筑构成外墙2，提升机构如图Ib所示，提升机构控制骨架I的冷却水管的的升降，从而带动整个挡墙的升降，挡墙与炉顶采用镶嵌式结构，采用密封垫和密封水槽结构将挡墙和炉顶进行密封。冷却水管与外部水管以金属软管相连接，保证隔墙能顺利实现提升和降低的操作。提升机构设置在转底炉内管外墙上，采用液压驱动。如图3所示的挡墙附近炉气速度矢量图可知，由于挡墙下炉气流通面积减小而流速加快，并且挡墙两侧炉气形成了涡流，使预热段炉气流向排烟口的流动阻力和压降明显增大。(2)将还原I段、还原II段、均热I段和均热II段中侧置煤气烧嘴和二次风喷嘴的入射角度向炉气流动方向，即流向排烟口的方向偏转12°，图4是布置直射烧嘴喷嘴的预热段和布置偏转入射烧嘴喷嘴的还原I段内炉气流动的速度矢量图，可以看出喷射角度的调整可以有效缓解煤气和二次风射流对主体炉气的扰动，降低炉气流动阻力和压降。图2是本发明的烧嘴和喷嘴入射角度调整示意图；其中图2a是喷嘴的侧视图，图2b是喷嘴的俯视图，以外环喷嘴为例，喷嘴的中心线与转底炉的直径线之间以12° 18°夹角布置，有利于形成稳流层，保持炉内气体流场的稳定。上述两个特殊设计对炉压的调整作用在如图5所示的炉长方向平均炉压分布曲线上得到了体现，排烟口距出料口沿炉长方向的距离是距进料口的5. 5倍，但两段的压降相当，都是接近lOOPa。实际生产过程中，在各控制段煤气、助燃风和二次风流量或其它工况发生改变或波动时，根据炉内进出料口附近的炉压实测结果，通过调整引风机功率(或烟道挡板)和可调挡墙的下降档位，可以有效控制炉长方向的炉压分布，使进料口和出料口同时实现零压或微正压控制。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种转底炉的炉压控制结构，所述的转底炉包括进料口、出料口和排烟烟道，所述的排烟烟道设置在靠近进料口的一端；其特征在于， 所述的排烟烟道偏向进料口的一侧设置有可调节下降幅度和遮挡面积的挡墙，用于可控地增大该侧炉气流向排烟口的流动阻力，另外，将排烟口到出料口间煤气烧嘴和二次风喷嘴的入射方向向主体炉气流方向偏转，缓解煤气和二次风射流对炉气流动的扰动，降低流动阻力和压降，进而在调整排烟烟道挡板以控制炉内整体炉压水平的基础上，通过调整可调挡墙的下降幅度平衡排烟口两侧的炉气流动阻力、压降和进出料口附近的炉压。
2.如权利要求I所述的转底炉的炉压控制结构，其特征在于所述的可调节下降幅度和遮挡面积的挡墙，包括骨架(I)和外墙(2)，骨架(I)由冷却水管构成，骨架(I)外采用耐火材料砌筑构成外墙(2)，所述的骨架(I)由提升机构(3)控制，用于根据检测到的转底炉进口和出口的炉压，实现微负压操作，当转底炉进口为正压时，提升转底炉挡墙，使得转底炉进口压力降低，反之则降低挡墙。
3.如权利要求2所述的转底炉的炉压控制结构，其特征在于所述的可调节下降幅度和遮挡面积的挡墙，与炉顶采用镶嵌式结构，采用密封垫和密封水槽结构将挡墙和炉顶进行密封。
4.如权利要求2所述的转底炉的炉压控制结构，其特征在于所述的提升机构(3)设置在转底炉内管外墙外侧，采用液压驱动。
5.如权利要求2所述的转底炉的炉压控制结构，其特征在于所述的骨架(I)的冷却水管与外部水管之间采用金属软管相连接。
6.如权利要求I所述的转底炉的炉压控制结构，其特征在于所述的排烟口到出料口间煤气烧嘴和二次风喷嘴的入射方向向主体炉气流方向偏转10° 20°。
7.如权利要求I所述的转底炉的炉压控制结构，其特征在于所述的转底炉从进料端到出料端有效角度为310° 335°，依次为预热段、还原I段、还原II段、均热I段和均热II段，各段跨越角度分别为50° 55°、70° 80°、70° 80°、55° 65°、55° 65。。
8.如权利要求I所述的转底炉的炉压控制结构，其特征在于所述的转底炉炉底宽度为2m 7m，根据烟气流速的要求，预热段、还原I段、还原II段、均热I段和均热II段各段炉膛高度控制在I. 2m 2. 5m。
9.如权利要求I所述的转底炉的炉压控制结构，其特征在于所述的炉膛排烟口设置在距进料口较近的预热段和还原I段交界处区间为-5° 5°。
全文摘要
本发明涉及一种转底炉炉压控制结构，所述的转底炉的排烟烟道设置在靠近进料口的一端；所述的排烟烟道偏向进料口的一侧设置有可调节下降幅度和遮挡面积的挡墙，用于可控地增大该侧炉气流向排烟口的流动阻力，另外，将排烟口到出料口间煤气烧嘴和二次风喷嘴的入射方向向主体炉气流方向偏转，缓解煤气和二次风射流对炉气流动的扰动，降低流动阻力和压降，进而在调整排烟烟道挡板以控制炉内整体炉压水平的基础上，通过调整可调挡墙的下降幅度平衡排烟口两侧的炉气流动阻力、压降和进出料口附近的炉压。本发明能有效改善转底炉炉长方向炉压分布、使进出料口同时实现零压或微正压控制，有效降低设备能耗、提升球团品质、减轻环境污染、实现清洁生产。
文档编号C21B13/00GK102808058SQ201210315309
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者曾晖, 江泽毅, 姜雷, 武宇亮, 周小辉, 佘雪峰, 张毅, 张英 申请人:莱芜钢铁集团有限公司